一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)故障穿越技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電 網(wǎng)故障穿越方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 全功率風(fēng)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組10、機側(cè)變流器20、撬棒電路30、直流支撐電 容C、網(wǎng)側(cè)變流器40和濾波電路50等，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0003] 在全功率風(fēng)電系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓三相平衡跌落或驟升是很常見的故障：電網(wǎng)電壓 三相平衡跌落會導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率減小，使得網(wǎng)側(cè)與機側(cè)的能量不匹配，電網(wǎng)電壓 三相平衡驟升會導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)變流器能量逆向流動，在上述兩種情況下，直流支撐電壓ud。都會 迅速上升，從而對直流支撐電容和網(wǎng)側(cè)變流器的橋臂側(cè)功率開關(guān)管造成沖擊，嚴(yán)重威脅電 容和功率開關(guān)管的壽命和使用可靠性；并且，電網(wǎng)電壓三相平衡驟升還有可能引起網(wǎng)側(cè)變 流器進(jìn)入過調(diào)制狀態(tài)，嚴(yán)重危害網(wǎng)側(cè)變流器的穩(wěn)定運行。
[0004] 因此，如何使全功率風(fēng)電系統(tǒng)能夠順利渡過電網(wǎng)電壓三相平衡跌落或驟升區(qū)域， 成為實現(xiàn)全功率風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行所必須要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越方法和裝置，以使得 全功率風(fēng)電系統(tǒng)能夠順利渡過電網(wǎng)電壓三相平衡跌落或驟升區(qū)域。
[0006] 一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越方法，包括：
[0007] 對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故障診斷；
[0008] 在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落故障后，實時檢測電網(wǎng)電壓是否在低壓狀態(tài) 下跌落穩(wěn)定；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在低壓狀態(tài)下跌落穩(wěn)定時，根據(jù)電網(wǎng)電壓的跌落幅度對網(wǎng) 側(cè)變流器進(jìn)行容性無功功率補償控制；
[0009] 在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障后，實時檢測電網(wǎng)電壓是否在高壓狀態(tài) 下驟升穩(wěn)定；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在高壓狀態(tài)下驟升穩(wěn)定時，判斷網(wǎng)側(cè)變流器是否處于調(diào)制 狀態(tài)；若網(wǎng)側(cè)變流器處于調(diào)制狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)電壓的驟升幅度對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行感性無功 功率補償控制；若網(wǎng)側(cè)變流器處于過調(diào)制狀態(tài)，對網(wǎng)側(cè)變流器的功率開關(guān)管驅(qū)動信號進(jìn)行 強制封鎖。
[0010] 其中，所述對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故障診斷，包括：
[0011] 采用雙同步坐標(biāo)系解耦軟件鎖相環(huán)技術(shù)計算得到電網(wǎng)正序電壓的幅值；
[0012] 當(dāng)所述電網(wǎng)正序電壓的幅值低于正常幅值的下限時，判定電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡 跌落故障；當(dāng)所述電網(wǎng)正序電壓的幅值高于正常幅值的上限時，判定電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平 衡驟升故障。
[0013] 可選的，所述對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故障診斷前，還包括：采用空間矢 量脈寬調(diào)制方式對全功率風(fēng)電系統(tǒng)中的機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行調(diào)制。
[0014] 可選的，在判斷得到網(wǎng)側(cè)變流器處于調(diào)制狀態(tài)后，還包括：對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行變直 流電壓控制。
[0015] 可選的，所述在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落故障后，以及所述在診斷出電 網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障后，均還包括：對機側(cè)變流器進(jìn)行限功率運行控制。
[0016] 可選的，所述在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落故障后，以及所述在診斷出電 網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障后，均還包括：
[0017] 判斷網(wǎng)側(cè)變流器的橋臂側(cè)電流是否在安全閾值范圍內(nèi)；
[0018] 當(dāng)網(wǎng)側(cè)變流器的橋臂側(cè)電流超出安全閾值范圍時，對網(wǎng)側(cè)變流器的功率開關(guān)管驅(qū) 動信號進(jìn)行強制封鎖。
[0019] -種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越裝置，包括：
[0020] 故障診斷單元，用于對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故障診斷；
[0021] 低電壓穿越單元，用于在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落故障后，實時檢測電 網(wǎng)電壓是否在低壓狀態(tài)下跌落穩(wěn)定；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在低壓狀態(tài)下跌落穩(wěn)定時，根據(jù)電 網(wǎng)電壓的跌落幅度對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行容性無功功率補償控制；
[0022] 高電壓穿越單元，用于在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障后，實時檢測電 網(wǎng)電壓是否在高壓狀態(tài)下驟升穩(wěn)定；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在高壓狀態(tài)下驟升穩(wěn)定時，判斷網(wǎng) 側(cè)變流器是否處于調(diào)制狀態(tài)；若網(wǎng)側(cè)變流器處于調(diào)制狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)電壓的驟升幅度對網(wǎng) 側(cè)變流器進(jìn)行感性無功功率補償控制；若網(wǎng)側(cè)變流器處于過調(diào)制狀態(tài)，對網(wǎng)側(cè)變流器的功 率開關(guān)管驅(qū)動信號進(jìn)行強制封鎖。
[0023] 其中，所述故障診斷單元包括：
[0024] 幅值獲取單元，用于采用雙同步坐標(biāo)系解耦軟件鎖相環(huán)技術(shù)計算得到電網(wǎng)正序電 壓的幅值；
[0025] 故障判定單元，用于當(dāng)所述電網(wǎng)正序電壓的幅值低于正常幅值的下限時，判定電 網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落故障；當(dāng)所述電網(wǎng)正序電壓的幅值高于正常幅值的上限時，判定 電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障。
[0026] 可選的，所述裝置還包括：調(diào)制單元，用于在對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故 障診斷前，采用空間矢量脈寬調(diào)制方式對全功率風(fēng)電系統(tǒng)中的機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn) 行調(diào)制。
[0027] 可選的，所述高電壓穿越單元還用于在判斷得到網(wǎng)側(cè)變流器處于調(diào)制狀態(tài)后，對 網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行變直流電壓控制。
[0028] 從上述的技術(shù)方案可以看出，為保障全功率風(fēng)電系統(tǒng)順利渡過電網(wǎng)電壓三相平衡 跌落或驟升區(qū)域，本發(fā)明通過判斷和識別電網(wǎng)電壓的不同故障類型，采取相應(yīng)的控制策略， 在電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡跌落且跌落穩(wěn)定時，對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行容性無功功率補償控制， 從而對電網(wǎng)跌落起到一定的抑制作用，實現(xiàn)LVRT;在電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升且驟升穩(wěn) 定時，對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行感性無功功率補償控制，從而對電網(wǎng)驟升起到一定的抑制作用，實 現(xiàn)HVRT，同時所述感性無功功率補償控制還可以通過抑制電網(wǎng)驟升來抑制調(diào)制度趨于飽 和，使得網(wǎng)側(cè)變流器在調(diào)制區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運行，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例公開的一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越方法流程圖；
[0032] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種空間電壓矢量分布圖；
[0033] 圖4a為本發(fā)明實施例公開的一種電網(wǎng)電壓驟升情況下網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)矢量關(guān) 系圖；
[0034] 圖4b為本發(fā)明實施例公開的一種電網(wǎng)電壓驟升穩(wěn)定情況下，網(wǎng)側(cè)變流器感性無 功功率補償控制時的交流側(cè)矢量關(guān)系圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實施例公開的一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越裝置結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037] 參見圖2,本發(fā)明實施例公開了一種全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)故障穿越方法，以使得 全功率風(fēng)電系統(tǒng)能夠順利渡過電網(wǎng)電壓三相平衡跌落或驟升區(qū)域，包括：
[0038] 步驟201 :對全功率風(fēng)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓進(jìn)行故障診斷，在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生 三相平衡跌落故障后，進(jìn)入步驟202 ;在診斷出電網(wǎng)電壓發(fā)生三相平衡驟升故障后，進(jìn)入步 驟 204 ;
[0039] 步驟202 :實時檢測電網(wǎng)電壓是否在低壓狀態(tài)下跌落穩(wěn)定，當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在 低壓狀態(tài)下跌落穩(wěn)定時，進(jìn)入步驟203 ;
[0040] 步驟203 :根據(jù)電網(wǎng)電壓的跌落幅度對網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行容性無功功率補償控制， 實現(xiàn)全功率風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓故障穿越。
[0041] 步驟204 :實時檢測電網(wǎng)電壓是否在高壓狀態(tài)下驟升穩(wěn)定，當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓在 高壓狀態(tài)下驟升穩(wěn)定時，進(jìn)入步驟205 ;
[0042] 步驟205 :判斷網(wǎng)側(cè)變流器是否處于調(diào)制狀態(tài)，若網(wǎng)側(cè)變流器處于調(diào)制狀態(tài)，進(jìn)入 步驟206 ;若網(wǎng)側(cè)變流器處于